华为mate60自主芯片?
今天我们一起探讨华为Mate 60的神秘芯片,分析它的来龙去脉,探究其背后的故事。让我们一起走进这个科技创新的奇迹,领略华为自主研发的力量。近年来,华为在全球科技领域取得了举世瞩目的成就,不断推出的新...
2024.11.20在刚刚过去的一个多月时间里,华为麒麟芯片9000s突破美国封锁的消息传遍全网,带动了全国人民的购买热情,华为mate 60系列手机销售异常火爆。Mate60 pro的客户预约订单已经排到3个月之后,据预测mate 60系列的手机销量有望突破4000万台。今天我就重点给大家详解一下这部成功手机芯片构成。
Mate 60系列手机
麒麟9000s芯片
在讲解华为手机芯片之前,我们首先做一下科普。手机芯片通常包含多种芯片单元,用于不同的功能和任务,包括应用处理器芯片(CPU)、图形处理器芯片(GPU)、无线通讯芯片、存储芯片、摄像头图像传感器芯片、触摸屏控制芯片、电源管理芯片、传感器芯片和音频芯片等,下边我们逐一看一下每种芯片单元的具体功能和分类。
1. 应用处理器芯片(Application Processor):这是手机中的主要处理器,负责运行应用程序和处理手机的各种任务。应用处理器芯片是手机中最重要的芯片之一,它负责处理手机的各种应用程序和任务。以下是应用处理芯片的核心技术、发展史和核心制造企业的概述:
1.1 核心技术:
(1) 微处理器架构:手机应用处理芯片通常采用ARM架构,这种架构具有高效能和低功耗的特点,适合移动设备。
(2) 制程技术:随着制程技术的进步,手机应用处理芯片的制造工艺不断提高,从16纳米、10纳米到7纳米、5纳米,甚至更小的制程节点,使芯片能够在更小的尺寸上集成更多的功能单元。
(3). 多核处理:为了提高处理性能和能效,手机应用处理芯片采用多核心设计,使得多个处理核心能够同时工作,提供更快的响应速度和更好的多任务处理能力。
1.2 发展史:
手机应用处理芯片的发展经历了多个阶段:
(1) 初期阶段:早期的手机应用处理芯片功能有限,处理性能较弱。
(2) 集成化阶段:随着技术的进步,手机应用处理芯片逐渐实现了更高的集成度,能够支持更多的功能和任务。
(3) 多核心阶段:为了满足日益增长的处理需求,手机应用处理芯片开始采用多核心设计,提供更强大的处理能力。
(4) AI加速阶段:近年来,随着人工智能的兴起,手机应用处理芯片开始加入专门的AI加速单元,提供更高效的AI计算能力。
1.3 核心制造企业:
手机应用处理芯片的制造企业众多,其中一些核心制造企业包括:
苹果(Apple):苹果自家设计的A系列芯片,如A14 Bionic,被广泛应用于iPhone和iPad等设备。
高通(Qualcomm):高通的骁龙系列芯片,如骁龙888,是Android手机中最常见的应用处理芯片之一。
三星(Samsung):三星的Exynos系列芯片,如Exynos 2100,也被用于一些三星手机和其他品牌的手机中。
联发科(MediaTek):联发科的天玑系列芯片,在中高端手机市场有一定份额。
除了以上几家制造企业,还有其他一些芯片制造商在手机应用处理芯片领域也有一定的影响力,我们华为的麒麟芯片就是后起之秀。
2. 图形处理器芯片(Graphics Processing Unit,GPU):图形处理器芯片(Graphics Processing Unit,GPU)是一种专门用于处理图形和图像数据的芯片。它在手机中起着至关重要的作用,负责加速图形渲染、图像处理和计算任务。
GPU芯片
早期手机GPU芯片多采用集成式设计,性能较低,主要用于简单的图形显示和基本的图像处理。
随着手机游戏和多媒体应用的兴起,对图形处理性能的需求逐渐增加,手机GPU芯片开始采用独立式设计,提供更强大的图形处理能力。
近年来,随着虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的发展,手机GPU芯片的性能要求进一步提高,以支持更复杂的图形渲染和计算任务。
3. 无线通信芯片(Wireless Communication):它负责手机的无线通信功能,包括移动网络(如4G、5G)、Wi-Fi和蓝牙等。常见的无线通信芯片厂商有高通、联发科(MediaTek)和英特尔(Intel)等。手机无线通信芯片是手机中的另一个重要组成部分,它负责处理手机与无线网络之间的通信。无线通信芯片通常包括调制解调器、射频前端和基带处理器等部分。
调制解调器负责将数字信号转换为模拟信号以进行无线传输,并将接收到的模拟信号转换为数字信号。它支持不同的无线通信标准,如2G、3G、4G和5G。
射频前端是无线通信芯片中的另一个重要组成部分,它负责处理无线信号的发射和接收。它包括天线、功率放大器、滤波器等部分,用于增强信号的传输和接收性能。
巴龙基带处理器
基带处理器是无线通信芯片中的核心部分,它负责处理数字信号的调制、解调和编解码等功能。它还负责管理通信协议、处理数据传输和调度等任务。
4. 存储芯片(Memory):存储芯片的种类有很多,其中最常见的是闪存芯片。闪存芯片是一种非易失性存储器,它可以在断电后保持数据的存储。在手机中,闪存芯片被用于存储操作系统、应用程序、照片、视频和其他用户数据。
长江存储芯片
除了闪存芯片,还有其他类型的存储芯片,例如DRAM(动态随机存取存储器)和SRAM(静态随机存取存储器)。这些存储芯片主要用于计算机系统中的主存储器,用于临时存储数据和程序。
存储芯片的发展史可以追溯到上世纪50年代。以下是存储芯片发展的主要里程碑和一些主要的制造企业:早期存储芯片:在20世纪50年代和60年代,存储芯片采用的是磁芯存储和磁带存储技术。这些技术由IBM、英特尔和德州仪器等公司开发和制造。
静态随机存储器(SRAM):在20世纪70年代,SRAM成为了主流的存储芯片技术。它具有快速访问速度和较低的功耗,广泛应用于计算机和其他电子设备中。
动态随机存储器(DRAM):在20世纪70年代末和80年代初,DRAM开始取代SRAM成为主流存储芯片。DRAM具有更高的存储密度和较低的成本,但相对于SRAM而言,访问速度较慢。
闪存存储器:在20世纪80年代末和90年代初,闪存存储器开始流行起来。闪存存储器具有非易失性(断电后数据不会丢失)、高速读写和低功耗等优点,广泛应用于移动设备、固态硬盘(SSD)和闪存卡等产品中。
3D NAND闪存:随着存储容量的需求不断增加,传统的2D NAND闪存技术已经无法满足需求。因此,3D NAND闪存技术应运而生。3D NAND闪存通过在垂直方向上叠加多个存储层来增加存储容量,同时保持了较高的性能和可靠性。三星、美光、西部数据和东芝等公司是3D NAND闪存的主要制造商。
5. 摄像头图像传感器芯片(Image Sensor):摄像头图像传感器芯片是手机和其他数字摄像设备中关键的组件之一。它负责将光线转换为数字图像信号,实现图像的捕捉和处理。以下是摄像头图像传感器芯片的发展史。
图像传感器芯片
第一代摄像头图像传感器芯片使用的是CCD(电荷耦合器件)技术。CCD技术可以将光线转换为电荷信号,并通过模拟转换器将其转换为数字信号。索尼是第一家成功商业化生产CCD芯片的公司。
第二代摄像头图像传感器芯片采用了CMOS(互补金属氧化物半导体)技术。CMOS技术具有低功耗、集成度高和成本低等优点,逐渐取代了CCD技术。索尼、三星和英特尔等公司在CMOS图像传感器芯片领域具有重要地位。
第三代摄像头图像传感器芯片在CMOS技术的基础上进行了进一步改进。例如,索尼推出了背照式CMOS传感器(BSI-CMOS),它通过改变光线进入传感器的路径,提高了传感器的光线捕捉效率和图像质量。
图像传感器芯片的主要制造企业:目前,主要的摄像头图像传感器芯片制造企业包括索尼、三星、英特尔、华为海思、台积电等。索尼一直是该领域的领导者。
电源管理芯片(Power Management):电源管理芯片是一种用于管理和控制电子设备电源供应的关键芯片。它负责监测电池电量、调整电压和电流、实现功耗管理等功能,以确保设备的稳定运行和高效能耗。在了解了手机芯片的功能和分类之后,下面让我们来重点看一下华为手机的芯片架构。
麒麟9000s是华为自研的5nm系统芯片,采用了创新的芯片堆叠技术。麒麟9000s的晶体管数量比苹果A14多37%,芯片性能和功耗达到了一个理想的状态。其中,麒麟9000s的CPU包含1个超大核+3个大核+4个低功耗小核,大核的频率是2.62GHz, 中核的频率是2.15GHz,小核的频率为1.5GHz,其中超大核和大核均为华为自研的泰山架构,小核则是cortex-A510,这四个自研的大核心都支持超线程技术,这也是世界上首次在手机处理器芯片中使用超线程技术,开创了新的历史。
麒麟9000s处理器核心配置
之前的超线程技术都是在PC或者服务器上使用。该技术在PC上测试的结果显示,开启超线程功能后,可以带来30%的额外性能提升,由此可见,麒麟9000s由超线程技术所带来的性能提升非常值得期待。当然超线程也会带来额外的功耗,所以mate 60系列手机的配备了巨大的散热均热板,保证了CPU稳定。
CPU性能排行
从上边的CPU性能排行榜中,我们可以看到麒麟CPU 的性能要优于iphone13,跟骁龙8+ Gen1 接近。尽管麒麟有最好的架构设计,但是受限于生产工艺限制,频率上不去,跟顶尖的骁龙8+ Gen2 是没法比的,但是也处于领先地位。
GPU
GPU性能排行
GPU方面,此次华为麒麟9000s手机处理器同样也放弃了ARM公司的公版GPU,采用了华为自研的代号为“马良910”的图形处理器,采用四核心设计,频率达750MHz,每个核心拥有两组128个ALUs,总计1024个ALUs。性能方面稍逊于高通的骁龙8+ Gen1,但这并非其主要追求。
NPU神经网络单元
NPU方面,(NPU是华为自研人工智能网络单元,它可以极大的提升芯片的AI计算能力)麒麟芯片的水平自然无需多言,当年自研的“达芬奇”架构更是一骑绝尘,遥遥领先,现在再次将其搭载到了麒麟9000s处理器上,性能只会优化的更加强悍。
ISP图像处理单元
对于ISP图像处理单元(注意ISP图像处理单元不同于摄像头图像传感器芯片,它用于图像增强,在同等CMOS条件下,它可以提高成像质量),这个是华为自研的 ISP “越影”图像处理单元,将ISP 与 AI 技术深度融合。特别是在美国对华为制裁后,华为更是将ISP直接升级到了6.0,ISP的数据吞吐率暴涨50%,同时支持四流水线并行,持续巩固华为在视频拍照方面的领导者地位。
巴龙基带
对于无线通信芯片的核心基带处理器,此次华为麒麟9000s实现了华为海思巴龙5000基带的回归,作为5G技术的开创者之一,华为手机没有5G的遗憾从此画上了句号。麒麟9000s处理器直接内部集成了巴龙5000基带,5G性能应该会显著优于靠外挂5G芯片实现5G功能的手机。根据之前多为数码博主的测试,下载速度普遍超过500Mbps,甚至达到800Mbps。
对于存储器芯片,mate 60手机采用了韩国SK海力士的产品,但是上市之后,迫于美国的压力,估计会更换成国产长江存储的产品。
对于摄像头图像传感器芯片, 华为采用了国产豪威科技的产品。
此外,手机主板和副板上还配置了多款海思的配套芯片产品,涉及移动通信网络、近场通信网络、电源管理系统等多个方面。
其中,Wi-Fi芯片是不可或缺的一环,集成了蓝牙和定位功能,同时性能表现惊人。电源管理芯片和各类射频芯片也都由华为自家研发,展现了其强大的技术实力。
综上所述, 在被封锁3年之后,华为的第一款麒麟9000s芯片,尽管它不是性能最强的,但其技术水平也处于世界领先地位。它实现了所有芯片单元的国产化,突破光刻机封锁的工艺限制,开创了新的手机超线程等技术。同时,它也标志了美国封锁政策的失败,让美国政客无所适从,对于中美芯片战争也具有决定性的意义。另一方面,它的成功也彻底激发了中国人的爱国情怀,以及不畏强权的斗志,相信在未来的几年中,华为以及更多的中国科技企业将为我们带来更多的惊喜。作为一个中国人,让我们携起手一起支持华为,支持中国的科技企业,为中国的繁荣昌盛贡献自己的一份力量。
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